SU1700394A1 - Датчик температуры со встроенным калибратором - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технической физике. Цель изобретени  - повышение точности измерени  переменных температур при нестационарном нагреве в металлургических печах. Дл  этого замыкают концы электродов термоэлектрического преобразовател  проволокой из реперного материала и помещают непосредственно над спаем термоэлектрического преобразовател  электро- и теплоизолированную от него плавкую вставку. Датчик температуры со встроенным калибратором устанавливают в печь. Когда температура в области расположени  датчика становитс  равной темпеоа- туре плавлени  проволоки, происходит разрыв электрической цепи датчика, что фиксируетс  вторичным прибором. Плавка  вставка закреплена непосредственно над чувствительным спаем термопары. Температура плавлени  вставки превышает температуру плавлени  проволоки. По мере нагрева вставка расплавл етс  и, опуска сь под действием силы т жести, материал вставки вновь замыкает цепь термопары. Интервал фиксации составл ет 2-3 К. Мала  масса проволоки из реперного материала позвол ет уменьшить инерционность устройства при быстропеременных температурах в печах, 1 ил. (Л С

Description

Изобретение относитс  к технической физике, в частности к измерению переменных температур при нестационарном нагреве в металлургических печах.

Известны датчики со встроенными калибраторами температуры, позвол ющие воспроизводить эталонные значени  температуры и служащие дл  оценки погрешности ее измерений.

Одна из конструкций обеспечивает формирование в зоне расположени  рабочего конца датчика одного или нескольких фиксированных значений температуры. Эта конструкци  состоит из цилиндрического графитового стержн  с запрессованным в

него рабочим концом термоэлектрического преобразовател . По периметру графитового стержн  располагаетс  несколько вставок из разных реперных материалов. При достижении компонентами калибратора своих температур плавлени  в калибраторе поглощаетс  скрыта  теплота плавлени  и преобразователь фиксирует в процессе измерени  температурную площадку, т.е. в течение некоторого времени показани  термопары не мен ютс .

Недостатком рассматриваемой конструкции  вл етс  больша  масса вставок из реперных материалов. При плавлении таких вставок поглощаетс  (или выдел етс ) боль%1

О

о

Ы Ю

-N

шое количество скрытой теплоты кристаллизации . Вследствие этого искажаетс  температурное поле объектива измерени  и снижаетс  точность измерений датчика со встроенным калибратором температуры. Другим недостатком  вл етс  отсутствие непосредственного контакта рабочего спа  термоэлектрического термометра с репер- ным материалом, При интенсивном подводе тепла температура графитового стержн  не успевает стабилизироватьс  в момент измерени , т.е. ее значение не равно температурам фазовых переходов вставок, Известно устройство дл  градуировки термопары, содержащее нагреватель и регистратор,включенный в цепь градуируемой термопары. Нагреватель выполнен в виде фольги металла с эталонной температурой плавлени  и установлен в контакте со спаем термопары, причем нагреватель и спай размещены в герметической емкости с инертным газом. Фольга разогреваетс  с помощью электрического тока, термоЭДС термопары регистрируетс  регистратором. В момент расплавлени  фольги спай термопары принимает температуру, равную температуре плавлени  металла фольги.

Указанное устройство имеет следующие недостатки. При расплавлении фольги за счет теплоты плавлени  дополнительно выдел етс  тепло и измерение температуры будет обладать погрешностью. Если масса фольги мала, то не представл етс  возможным зафиксировать площадку, соответствующую температуре плавлени  реперного материала, из-за тег.лоотвода по фольге и токопровод щим штангам и из-за инерционности термопары, мала  масса фольги приводит к фиксации псевдоплощадки , выражающеес  в завышении температуры плавлени  при нагреве.

Известно устройство датчика со встроенным калибратором температуры, содержащее термопару и плавкую вставку, размещенные в стакане. В известном устройстве обеспечиваетс  непосредственный тепловой контакт термопары с реперным материалом в процессе калибровки и допускаетс  возможность дальнейшего контрол  температуры датчиком после калибровки .

У известного датчика интервал фиксации составл ет 5-10 К, т.е. имеетс  значительна  статическа  погрешность измерени . Этому устройству также требуетс  значительный объем реперного материала, что делает устройство инерционным и приводит к по влению динамической погрешности измерени  быстропротекающих процессов.

Цель изобретени  - повышение точности измерени  переменных температур при нестационарных нагревах в металлургических печах.

На чертеже представлен датчик температуры со встроенным калибратором, поперечное сечение. Предлагаемый датчик со встроенным калибратором температуры фиксирует разрыв электрической цепи термоэлектрического преобразовател . Концы термопары замыкаютс  проволокой из ре- перного материала. Непосредственно над чувствительным спаем термоэлектрического преобразовател  закреплена электро- и

теплоизолированна  от него плавка  вставка с температурой плавлени , превышающей температуру плавлени  проволоки.

Датчик температуры со встроенным калибратором выполнен в стакане 1. Плавка 

вставка 2 цилиндрической формы имеет сквозной осевой канал, через который опущены электроды термопары 3, покрытые изол цией 4. Концы электродов замкнуты проволокой из реперного материала 5, Дл 

надежного срабатывани  датчика объем плавкой вставки превышает ту часть объема внутренней полости стакана, котора  расположена ниже чувствительного спа  термоэлектрического преобразовател .

Датчик работает следующим образом.

Датчик температуры со встроенным калибратором помещаетс  в печь. Когда температура в области расположени  датчика становитс  равной температуре плавлени 

проволоки 5, на короткое врем  (несколько секунд) происходит разрыв электрической цепи датчика, что фиксируетс  вторичным прибором. В качестве истинной температуры в момент калибровки принимаетс 

температура плавлени  проволоки из реперного материала, значение которой беретс  из справочной литературы. В экспериментах использовались плавкие вставки 2 с температурой плавлени , на 2-7

К превышающей температуру плавлени  проволоки 5, После проведени  калибровки по мере дальнейшего нагрева вставка 2 расплавл етс  и, опуска сь под действием силы т жести, материал вставки вновь

замыкает цепь термопары 3. Становитс  возможным дальнейшее измерение температуры с помощью датчика.

У предлагаемого датчика интервал фиксации составл ет2-3 К. Мала  масса прово-1

локи из реперного материала позвол ет

уменьшить инерционность датчика при быстропеременных температурах в печах.

Предлагаемый датчик отличаетс  от известного наличием плавкой вставки, закрепленной над чувствительным спаем термоэлектрического преобразовател ,

Кроме того, предлагаемый датчик позвол ет повысить надежность измерений, так как в случае непредставительных остановок изменени  температуры нет калибровки .

Устройство датчика температуры со встроенным калибратором выполнено в стальной трубке, котора  заварена снизу, с внутренним диаметром 10 мм и толщиной стенки 1,5 мм. Такой стакан заметно не искажает температурное поле объекта измерени . Также такое устройство позвол ет измер ть температуру локальных точек и имеет малую погрешность отнесени . Алун- дова  соломка, в которую помещены электроды термопары, обеспечивает требовани  электро- и теплоизол ции. В качестве ре- перной проволоки использовалась алюминиева  проволока диаметром 2 мм, Плавка  вставка имела диаметр 10 мм и высоту 30 мм, изготовлена из сплава алюмини  с титаном , содержащего около 0,1 мас.% титана.

Такой сплав имеет температуру плавлени  на 2-3 К выше, чем температура плавлени  алюмини  (933 К). Под вставкой оставалс  объем высотой 10 мм, где располагались концы термопары, замкнутые алюминиевой проволокой.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Датчик температуры со встроенным калибратором , содержащий термопару и плавкую вставку, размещенные в стакане, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени  переменных темпе- ратур.,при нестационарном нагреве в металлургических печах, плавка  вставка выполнена в форме полого цилиндра, внутри которого пропущены электроды термопары, при этом объем плавкой вставки превышает объем части полости стакана,

   расположенной ниже спа  термопары, выполненного в виде плавк-ой-проволоки, температура плавлени  которой ниже температуры плавлени  плавкой вставки.